煤-我國煤制烯烴褐煤利用項目解析_研究報告

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【出版日期】 2010年12月【報告頁碼】 350頁【圖表數(shù)量】 150個

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隨著今年8月，神華包頭首套煤制烯烴工業(yè)化裝置投產運行，人們又把關注的目光投向了神華包頭煤制烯烴(以下簡稱神華包頭項目)的姊妹項目——大唐國際內蒙古多倫46萬噸煤制烯烴項目(以下簡稱大唐多倫項目)。

兩個煤制烯烴項目，都表明我國已率先掌握了煤制烯烴工業(yè)化關鍵技術，都開創(chuàng)了世界高碳能源低碳化發(fā)展的新途徑。所不同的是，神華包頭項目用的是無煙煤，而大唐多倫項目用的是褐煤。

煤質不同，決定了兩個項目的難度和意義完全不同。

大膽實踐劣質燃料擔綱煤化工

據(jù)安徽理工大學沈國娟教授介紹，褐煤是煤炭資源中煤化程度最低的礦產煤。與其他煤種相比，褐煤是一種高揮發(fā)分(50%)、高水分(30%)、低熱值(14MG/kg左右)、低灰熔點的劣質燃料。由于褐煤含有較高的水分，且價格便宜，不便于遠距離運輸，世界各國的褐煤主要用于坑口燃燒發(fā)電。

沈國娟告訴CCIN記者，我國已探明的褐煤保有儲量約為1300億噸，占到全國煤炭儲量的13%左右，集中分布在內蒙古、云南、黑龍江等地。我國也在利用褐煤發(fā)電，比如大唐國際發(fā)電股份有限公司錦州發(fā)電廠，就是利用內蒙古元寶山煤礦的褐煤發(fā)電。但目前我國電力產能已經過剩，在褐煤富集地區(qū)利用坑口發(fā)電受到諸多客觀條件制約，難以建設大電廠；而褐煤長途運輸不經濟的特性，又決定了遠離褐煤地區(qū)的電廠無法利用褐煤發(fā)電。因此，一些專家認為，我國大規(guī)模利用褐煤發(fā)電不太現(xiàn)實。

我國豐富的褐煤資源怎樣利用最為理想，一直是各方探討的一個重要課題。

后來專家們發(fā)現(xiàn)，褐煤氣化利用是一個好途徑。氣化是指在某種條件下對煤炭進行燃燒加工，以氧氣和水蒸氣為氣化介質，將煤中所含的碳、氫轉化為一氧化碳、氫氣和甲烷等有效成分。褐煤氣化工藝包括原料準備、煤氣的生產、凈化、脫硫、煤氣變換、煤氣精制以及甲烷合成。褐煤氣化可生產城市煤氣、管道煤氣、氨、尿素、甲醇和烴的中間產物等。

于是，我國開始了利用褐煤發(fā)展煤化工的大膽嘗試。

特性復雜煤氣化技術成成敗關鍵

作為一家大型發(fā)電企業(yè)，大唐國際發(fā)電股份有限公司少不了與煤打交道。當他們擁有了總儲量達70億噸的東勝利二號煤礦后，發(fā)現(xiàn)該煤礦的褐煤煤質更適合搞煤化工。于是，從2005年開始，大唐國際投資195億元，在離東勝利二號煤礦不遠的內蒙古多倫縣，開始興建年產46萬噸煤制烯烴項目。而該項目所有原料煤和燃料煤均用褐煤。

不同的煤種，須選用不同的氣化爐。褐煤一般較多采用荷蘭的殼牌爐，而優(yōu)質煤一般選用美國的德士古爐。

殼牌加壓氣化法與德士古水煤漿加壓氣化法均為目前世界上較先進的氣化技術，同屬氣流床加壓氣化法。但兩種爐型氣化技術在許多方面又有著各自鮮明特點，對煤的適應性大不一樣。德士古爐適應于煙煤、無煙煤，而殼牌爐除了煙煤和無煙煤外，也適合褐煤和次煙煤。

由于煤質不同，神華包頭項目采用德士古氣化爐，而大唐多倫項目由于褐煤煤質的局限，只能選擇殼牌氣化爐。

據(jù)了解，這兩種爐型在我國都有應用，但德士古爐在我國的應用已經十分成熟。比如上海焦化上世紀70年代引進的8臺德士古爐生產城市煤氣，運行到現(xiàn)在已經達到“七開一備”的世界先進水平。神華包頭項目采用7臺氣化爐，也達到了一次開車成功，實現(xiàn)了“五開二備”的理想狀態(tài)。而我國對殼牌爐的引進使用情況就大相徑庭了。

大唐能源化工公司生產部主管胡長勝介紹說，雖然殼牌煤氣化技術具有自動化程度高、操作安全、處理量大、高效清潔環(huán)保等優(yōu)點，但缺乏系統(tǒng)工程經驗，主要是設備性能往往達不到相關技術要求。

據(jù)了解，自2001年以來，國內化工企業(yè)共與殼牌公司簽訂了19份合同，引進了23臺殼牌煤氣化裝置，但到2009年為止，僅有一半的氣化爐試車或開車運行，運行狀況未能達到預期設想。

據(jù)胡長勝透露，由于大唐多倫項目是全球首例最大規(guī)模利用褐煤生產聚丙烯的示范項目，所用的殼牌氣化爐也是目前全球最大的，單臺爐日投煤量為4000噸，如此大的氣化爐全世界沒有使用的先例。這個項目比神華包頭項目就顯得更為艱難。事實上，正是殼牌爐在建設和試車過程中的種種問題，成為影響大唐多倫項目進度的重要因素之一。

胡長勝表示，大唐多倫項目的3臺殼牌氣化爐，在調試中遇到的問題很多。比如怎樣解決在內蒙古低溫高寒地區(qū)的安全性和穩(wěn)定運行的矛盾就是一個大問題。按照供應商的要求，從安全角度出發(fā)，氣化爐應完全處于敞開狀態(tài)。但內蒙古的冬季室外溫度常常低于-30℃。如此低溫，含水高的褐煤會出現(xiàn)凍梗阻現(xiàn)象，給保溫拌熱帶來困難，稍有不慎，就會出現(xiàn)運行不暢。而如果對氣化爐采取封閉措施，又會因為褐煤粉塵濃度過高造成安全隱患，對生產構成威脅。大唐多倫項目經過多次反復論證和探索，采取了一種半封閉的折中狀態(tài)，較好地解決了這一老大難問題。

胡長勝說，由于殼牌氣化爐吃煤量大，對褐煤干燥效果的控制、制粉和輸送速度要求很高，這會增加制粉和干燥負荷，對輔助系統(tǒng)動設備的穩(wěn)定性構成考驗。由于預干燥后的褐煤粒度小，極易出現(xiàn)垮煤現(xiàn)象，給長周期穩(wěn)定生產帶來直接威脅。對于殼牌爐存在的這些問題，大唐多倫項目在調試中注意從設備、工藝和技術等方面加以探索和解決。如為確保水汽系統(tǒng)水管路清洗的順暢，他們對3臺氣化爐中的2000多根水管路做到無一堵塞；通過增加鎖斗閥儀表風平衡管理線，解決了閥門卡澀現(xiàn)象；通過修改程序設定值，解決了了V1503泄壓時間長的問題等。

經過努力，目前大唐多倫項目的殼牌氣化爐調試情況良好，氣化裝置已于今年10月18日一次開車成功并生產出合成氣體，標志著世界規(guī)模最大、也是世界上首例6燒嘴殼牌氣化爐投料試車成功。

一旦成功替代石油路徑大有可為

據(jù)了解，大唐國際對褐煤的利用不僅限于煤制烯烴，還同時進行煤制天然氣的開發(fā)和利用。目前，大唐國際已有兩個年產40億立方米的煤制天然氣項目破土動工。其中大唐內蒙古克旗年產40億立方米煤制天然氣項目擬于2012年6月后建成并向北京供氣；大唐遼寧阜新年產40億煤制天然氣項目擬于2013開始向大沈陽經濟圈供氣。加上已即將竣工投產的內蒙古多倫46萬噸煤制烯烴項目，這3個褐煤利用項目全部建成以后，年可利用褐煤5000萬噸。

由于大唐多倫項目的示范效應，我國利用褐煤的勢頭良好。華能電力集團旗下的伊敏煤電公司40億立方米/年煤制天然氣項目于今年9月獲國家發(fā)改委同意啟動前期籌備工作；北京控股集團有限公司與內蒙古呼和浩特市共同投資的40億米方米煤制天然氣項目，也將于明年在內蒙古托克托工業(yè)園區(qū)開工建設。這些項目都是將褐煤轉化為清潔的天然氣，用以彌補我國天然氣資源的嚴重不足。

大唐多倫項目成功的價值，首先是能源安全的戰(zhàn)略意義很大。我國的能源結構是富煤、貧油、少氣。煤炭在能源結構中的比例占到65%以上。因此，占我國煤炭總量13%的褐煤資源利用一旦獲得突破，對于我國的能源戰(zhàn)略安全無疑意義重大。而無論煤制烯烴、還是煤制天然氣等，都是替代石油路徑的利用方式。

其次是經濟性。在國際原油價格高漲的背景下，采用煤化工工藝生產這些產品正顯示出越來越大的經濟性。煤制烯烴的經濟性比石腦油也要好許多。據(jù)專家測算，石油路線的烯烴生產，每生產1噸烯烴大約需3噸石腦油或輕柴油，而生產1噸煤制烯烴也只消耗約3噸甲醇。根據(jù)2010年8月份的數(shù)據(jù)，目前國內石腦油、輕柴油的市場價都在每噸5500元以上，而甲醇的市場價只有每噸2200元左右。如果項目建設在煤炭基地坑口，并且配備經濟型的大規(guī)模裝置，煤制甲醇的完全成本可以做到更低。

中科院大連化物所副所長劉中民曾經分析，以神華包頭項目為例。神華用的氣化煤價格在每噸420元左右，鍋爐煤價格在每噸250元左右，鐵路運輸距離170～200千米。經核算表明，當煤價在每噸400元時，與煤制烯烴成本相等的石腦油制烯烴，所用原油價格為每桶30美元以下。就是說，只要國際油價在每桶30美元上下，煤制烯烴就可以賺錢，更何況現(xiàn)在國際原油價格已上漲到每桶80美元以上。“很明顯，煤制烯烴生產路線具有很顯著的經濟競爭力�！眲⒅忻裾f。

以上算賬是以優(yōu)質煤為例，而如果以褐煤為原料，經濟性更優(yōu)。大唐能源化工公司生產部副主任李中山給CCIN記者算了一筆賬：以煤炭轉化為甲醇為例計算，現(xiàn)在褐煤到廠價格(含運費)約為140元/噸，按照每4.8噸褐煤生產1噸甲醇計算，煤成本僅為672元/噸；而神華包頭項目使用的原料煤價在550元/噸,燃料煤價350元/噸，初步估算,每生產1噸甲醇，煤成本在1200元左右。而從甲醇到烯烴的工藝路徑大體相同，成本也基本相當。很顯然，使用褐煤作原料，其經濟性和價格的競爭力要優(yōu)于其他煤種。而利用褐煤生產煤制天然氣，比進口天然氣更是具有較大的價格優(yōu)勢。

隨著大唐多倫項目氣化爐一次點火成功,目前，該項目的各主要工藝流程已大部打通，個別關鍵環(huán)節(jié)正在抓緊調試之中，實現(xiàn)全流程打通并正式投入生產已指日可待。

業(yè)內專家一致認為，如果大唐能夠把“吃”褐煤的全球最大殼牌氣化爐開好，本身就是對我國煤化工的最大貢獻。

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我國煤制烯烴褐煤利用項目解析